High density mount mass production of PCBs by the FR 1 Toshiaki Yoshino Summary We have used FR -4 (Woven glass and epoxy) in the main PCB for DVD drivers up to now. To improve the competitive price of our products, it is necessary to use FR -1 (Phenolic cotton paper) which is cheaper than FR -4. However, the precision of dimensions with FR -1 is worse than that of FR -4. Thus, to maintain the same quality of precision using FR -1 as when using FR -4 in mass production, we examined the relationship between the quality of FR -1 and the tolerance range of the precision of dimensions of FR -1. As a result, we could achieve the precision of FR -1 that was capable of mass-production in high quality.
Drive 実装 進捗 備考 1.4mmヒ ッチ LSI(SC7) 実装 版ずれの規格値 <±Aを図面に記載 ( メーカー了承済み ) 基板寸法精度との相関継続フォロー タ イハ ット 部セル はんだ付け評価 OK 215チッフ 部品実装 ハーフエッチンク メタルマスク開口部見直し 15セル最終形状をTP&TP2で確認 問題が発生しなければ15サイス でPP 出図 (12/18) 12/14の実装確認にて 15チッフ +FR-1で問題なしと判断 3 基板の反り 合試 2にて基板の反りが確認されたが 基板の保管状況に疑義あり TP の実装にて確認したところ問題発生せず 4メーカに対する要求仕様まとめ WG 版ずれ <±Aに押さえ込むため フィテ ンシャルマークからLSIの認識ラント までの 寸法を図面に記載 その他の項目に関しては 基板納入仕様書に準拠(GER-E3) メーカーとも打ち合わせ済み 51 試基板での評価項目 特に大きな問題発生せず 6 合試基板での評価項目 7TP 基板での評価項目 CMKS のハ ターン位置精度がでず実装時問題発生 15 チッフ 半田ショート発生 恒久策セル変更 & メタルマスクのハーフエッチンク 12/14 の実装確認にて対策効果 OK 梱包仕様 ハ ターンはがれ等の問題発生 ( 佶昇 ) 対応策打ち合わせ対応済み (12/25 の出張にて ) 8DIP 時の評価 ( 膨れ 反り ) 吸湿状態での実装確認 OK 9 手はんだ付けの評価 ( パターン剥離 )
A 社 P1 A 社 P2 A 社 P3 A 社 P4 A 社 P5 B 社 P1 B 社 P2 B 社 P3 B 社 P4 B 社 P5 C 社 P1 C 社 P2 C 社 P3 C 社 P4 C 社 P5 - - 評価 : 評価 : 評価 : D 社 P1 D 社 P2 D 社 P3 D 社 P4 D 社 P5 E 社 P1 E 社 P2 E 社 P3 E 社 P4 E 社 P5 F 社 P1 F 社 P2 F 社 P3 F 社 P4 F 社 P5 - - - 評価 : 評価 : 評価 :
.5 5.2.25
横置き 縦置き (a) 基板の縦置き / 横置きの写真 拡大図 max.4mm min -.93mm 反り合計 反り合計 1.3 ｍｍ (b) 約.55 ｍｍ HF-19 のリフロー加熱温度が 23 で横置きの結果 拡大図 max 5mm min -.56mm 反り合計.7 ｍｍ 反り量が増えているのは 常温との比 較ではなく完全平面との比較のため 反り合計 (c) 約.87 ｍｍ HF-17 のリフロー加熱温度が 23 で縦置きの結果 結果 考察 縦置き 横置きでは縦置きの方が反り量は少ない傾向である 予想通り ただし 一般材の冷却後が反り量の数値が異常に高い結果となった 原因不明 分割後の基板で考えると 縦置きでは反り量が分割前の量に近い それに比べて 横置きでは 全 体の反り量は大きいが 分割後の基板では全体の反り量の一部しか反映しない よって 分割 後の基板で比較すると逆に横置きの方が有利になる可能性がある (c) を図参照 図 4 基板の縦置き / 横置きの関係 24 PIONEER R&D (Vol.18, No.2/28)
9. 量産効率化検討 1. 量産導入後の生産品質確認 量産導入当初はデリバリーショート 品質悪化の 量産導入後 生産品質について従来製品 ( 基板は リスク回避のため FR 1 のみにせず FR 4 併用 FR 4) との比較を継続している 現状は有意差なし 生産を予定した 生産条件に差異があるとライン切り で推移している 替えが発生するため 管理上機種番号を異にする必要 がある そのため管理工数削減などの効率化を目的と 11. まとめ して リフロ 炉設定の共用化を検討した 同一のリ FR 1 基板で 15 チップ.4 ｍｍピッチ IC を フロ 炉の設定で FR 1 FR 4 両方の基板の温度 使用して量産を行う場合の基板寸法精度 ( 版ズレ ) プロファイルが規定範囲に入り さらにスペックに対 の公差スペックを 社内の生産品質と基板メーカー してマ ジンがあれば OK と目標設定して 実際に測 の製造能力の双方を考慮して決定した 定を行った 結果はピ ク温度がそれぞれの基板でス 品質面に課題がある基板では想定される不良率 ペック上限下限ギリギリとなり マ ジンなしで共用 からスペックを決め それに対して基板メーカー 不可能と判断した 量産開始当初は 1 機種のみの生産 の指導を実施し 量産品質の維持を図ること に対して管理工数が発生してしまうが デリバリー またその組織体制を強化することが肝要である 生産品質で問題ないことを確認しつつ 徐々に FR パイオニア生産サイドにおいて 生産品質向上 1 の比率を上げていくことでロスをなくした がトッププライオリティ であることはいうま 表 3 4 社比較 各社 不良個所の写真 一般材 縦TH 基材ｸﾗｯｸ,Agﾍﾟｰ ｽﾄの浸入あり 備 HF材 縦TH Agﾍﾟｰｽﾄにﾎﾞｲﾄﾞが 多数あり 基材ｸﾗｯｸ,Ag ﾍﾟｰｽﾄの浸入 あり A TH内Agペーストの断線 TH基材内でのマイグレーション Agﾍﾟｰｽﾄにﾎﾞｲﾄﾞ あり 外観 オーバコートのずれ レジストムラ(不十分) が顕著 GER外の項目はあるが4社中では良好 ヒートサイクル後も同様 断面 基材クラック,HF材が顕著 一般 72μｍ Agペーストのボイド 多数 出来栄えは悪い HF 255μｍ クラック 最長で25μｍ HF材 一般材 128μｍ ペーストのボイド,基材による差異はなし, クラック HF材の方が顕著 社 一般材 縦TH B 社 考 Agﾍﾟｰｽﾄにﾎﾞｲﾄﾞ あり ﾍﾟｰｽﾄが極 めて薄い箇所あり HF材 縦TH 基材ｸﾗｯｸ Agﾍﾟｰ ｽﾄの浸入あり 基材ｸﾗｯｸ Ag ﾍﾟｰｽﾄの浸入 あり マイグレーション 実装不良 外観 懸念事項多数 Agペーストのはみだし は 隣接する配線との間隙が不十分 となり 吸湿した際マイグレーションの危険あり ランド汚れ 塩素検出 は実装へ影響する可能性高い ランドには レジストと思われる付着物も多く認められた レジストをふき取った様な跡あり ヒートサイクル後 異物や取り扱いによる傷も認められ 雑な印象 基材クラックは 一般 HF 大差なし 一般 14μｍ 外観上の出来栄えは悪い HF 13μｍ 断面 クラック 最長で約19μｍ 一般材 HF材 1μｍ クラックは 一般材の方が顕著 HF材は少ない 縦ラインのTH部は Agペーストが少ない 一般材 縦TH C 社 ペースト中 に異物あ り レジスト インクの可 能性高い 一般材 縦TH ペースト中 に異物あ り レジスト インクの可 能性高い Agﾍﾟｰｽﾄに微細な ﾎﾞｲﾄﾞあり 実装不良 外観 ランドの汚れ(レジスト付着) オーバーコート下部導箔の汚れ HF材ではランドがレジストによる1/3程度覆われている箇所あり 実装へ影響及ぼす可能性が高い オーバーコート下部導箔の汚れは 詳細不明 異物や取り扱いによる傷も認められ 雑な印象 断面 ヒートサイクル後も同様 基材による 差異はなし 共に5μｍ程度 Aｇペースト中 細かなボイドあり Aｇペースト中にレジストと思われる異物あり 基材のクラックはほとんどなし (一般材,HF材共に,5μｍ程度 一般材 横TH D 社 基材ｸﾗｯｸによる Agﾍﾟｰｽﾄ浸入 多数 HF材 横TH(BEST 実装不良 抵抗値のばらつきに関連するような差異は認められなかった 外観 ランドの汚れ(レジスト付着) が顕著 ランド部に付着したものを拭き 取った様な痕跡あり THエッジバリは 何らかにより基板から外れた際には短絡不良に繋が る可能性もある ヒートサイクル後 同様 基材による差異はなし 外観上指摘事項多数 出来栄えは悪い 一般15μｍ HF15μｍ 断面 リフロー後 同様 基材による差異はなし 一般15μｍ HF16μｍ HF材TH部内壁にレジストの付着が認められた ﾊﾟﾀｰﾝ部のみ Agペーストのボイドあり HF材のみ 程度は軽い クラックは最長で約126μｍ 一般材 HF材 約1μｍ クラックは 一般材の方が顕著 PIONEER R&D (Vol.18, No.2/28) 27
1 2 目 3 4 Ω 5 6 7 8 9 量 1
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